植物营养中钙的功能及其在土壤改良应用

莫波

（深圳市南山区园林绿化管理所，广东 深圳 518000）

0 引言

植物生长对营养元素的需求是非常关键且多样的。作为营养元素中的重要构成部分，钙元素对植物生长所产生的影响是相当关键的[1]。目前学界对钙营养元素在植物生长中的研究相对深入与发展[2-3]，对钙元素的关注度也有一定提升趋势，大量报道均证实了钙元素对植物生长发育所产生的积极作用，其不但需要承担面向植物供给养分的重要责任，同时还在植物生理以及土壤改良方面发挥着重要作用。从这一角度上来说，为最大限度确保植物生长稳定与可靠，就需要积极展开对植物营养中钙元素相关功能的研究活动。

1 植物体内钙元素概况

植物体内钙元素的分布呈现出不均匀性状态，主要分布区域为茎叶部分，且老叶中钙元素含量明显比嫩叶钙元素含量更高，但果实、种子以及根系中钙元素的含量则呈现出相对较低的状态。同时，从植物细胞构成角度上来说，钙元素的分布状态也呈现出了严重的不均匀性特征，在细胞壁胶层、细胞质膜外表面、细胞内质网以及液泡中钙元素的分布呈现出相对集中且高水平表达的状态，但细胞质内钙元素含量则呈现出相对偏低的状态。细胞内部钙元素的存在形式包括3 种类型，分别是游离钙、结合钙和贮存钙。

（1）从游离钙的角度上来说，在植物细胞内钙元素状态为自由存在的情况下，可以将其定义为游离钙，在植物体内含量相对偏低[4]。

（2）从结合钙的角度上来说，在植物细胞中钙元素与其他结构成分紧密结合的情况下，结合钙能够表现出良好的亲和力水平；最后，从贮存钙的角度上来说，在植物细胞内钙元素与其他结构成分呈现出松弛结合状态的情况下可以将其定义为贮存钙，其主要体现在细胞器以及细胞壁中，是植物体内含量较大的钙元素表现形式。

钙元素不但是植物矿物质营养成分构成中的重要内容，同时也表现出了一系列独特的生理功能，通过充当植物细胞内部功能调节信号物质的方式，对植物多种生理功能进行积极调节，同时在土壤改良方面发挥重要作用。若植物体内钙元素流失或缺乏，将可能导致植物呈现出一系列的生理性失调症状，影响植物种植效果。除此以外，植物生长期间植物体对于钙元素的需求呈现出一定的变化趋势[5]，生理条件下为最大限度满足植物体生长需求，可以实现不同钙元素的转化，以保障植物细胞生理活动的实现。尤其是在科学技术快速发展的背景下，植物细胞生理活动的实现难度降低，为钙营养元素的研究提供技术保障，这对于后期钙元素存在形式的丰富发展有重要意义与价值。

2 植物营养钙的功能

（1）从植物体生长发育的角度上来说，钙元素在植物体内发挥着的稳定细胞膜结构的重要功能。作为细胞膜结构重要构成元素，钙元素能够对离子的选择性吸收产生调节作用，对细胞质溶质渗漏问题进行积极调节。在植物体生长发育期间受胁迫条件影响的情况下，保护性作用进一步凸显。钙元素影响下，植物体面对环境胁迫所产生的抗逆能力更为显著与突出。既往有关报道中认为，在组织与细胞存在缺钙问题的情况下，植物体内低分子溶质渗漏明显增多，甚至可能受细胞质膜结构影响而导致解体等严重问题的产生。在植物体生长发育过程当中，钙元素实现的稳定细胞膜作用的关键在于桥接磷酸盐同磷脂以及蛋白质羟基，在细胞膜表面钙元素相关结合点位仍然能够与其他阳离子产生交换反应，但钙离子稳定细胞膜功能是始终存在的。在此过程当中，钙元素发挥细胞膜保护剂的重要作用，并具有稳定蛋白质功能的效果，这对于细胞膜结构稳定性的提升是非常关键的。

（2）从维持细胞壁结构的角度上来说，在植物体细胞中，细胞壁是非常关键的特征结构要素之一。钙元素在细胞壁结构物维持以及功能实现过程中所发挥的作用是相当关键的。以果胶物质为核心的多糖物质与钙离子形成一定反应并导致离子键的产生，形成细胞壁的多糖物质交换形式[6]。同时，受细胞壁胶层结构的影响，钙元素与果胶酸结合形成果胶酸钙，这种物质对控制细胞壁其他成分受果胶酸影响所产生破坏有一定的抑制作用。除此以外，也有报道中证实，钙元素对多聚半乳糖醛酸酶活性水平的表达有一定控制作用，通过此种方式对细胞壁分解产生控制功能。界于钙元素的上述优势，对真菌病害相对于植物体细胞的侵染得到抵抗，钙元素含量较高的成熟果实能够避免贮藏环节中可能出现的腐烂、变质问题，这对于延长果实贮藏周期，提高贮藏品质有重要意义。

（3）从植物体新陈代谢反应的角度上来说，钙元素还表现出了一系列的营养功能。植物体细胞中，成熟细胞内钙元素主要存在于液泡内，钙元素通过阳离子形式对液泡中有机阴离子与无机阴离子进行平衡，确保液泡阴阳离子达到平衡状态。同时，在植物体代谢反应中，钙元素能够对植物代谢期间所产生酸性物质进行中和反应，尤其在结合草酸的过程中形成一定比例的不溶性草酸钙，这对于消除过量有机酸物质相对于细胞的毒害影响有积极意义。

3 钙在土壤改良中的应用

（1）从土壤改良的角度上来说，植物体生长发育的最核心载体即为土壤。在植物体生长过程中，土壤能够面向植物体提供充分的水分以及养分支持。植物对于水分以及养分的吸收主要是通过根系实现的。从这一角度上来说，土壤结构的良好性质对植物生长发育以及优质、高产目标的实现会产生直接性的影响。在植物体生长过程中，土壤营养元素构成中钙元素所占比重的是相当高的，土壤中含有丰富的钙元素，此情形下能够满足植物生长对营养元素的需求，但部分土壤受缺乏钙元素因素影响，为不影响植物体生长发育，需要尝试对含钙肥料进行采用，通过应用肥料的方式改善土壤环境，为植物生长发育提供更为可靠且良好的土壤环境作为支持。但需要注意的一点是，土壤环境受一系列因素影响可能导致各种问题的产生，随着化学肥料长期且大量使用，导致植物体缺钙问题频频出现，这对于农业生产所造成的损失是相当巨大的。如土壤酸碱度过大、外部环境潮湿多雨、钙元素大量流失、土壤含钙量持续下降等因素均会对植物体有关钙元素的吸收产生不良影响，值得引起注意。除此以外，植物根系周边土壤中钙元素浓度过高也可能导致植物体受到毒害影响，如抑制种子萌发，降低植物生长发育速度。钙元素含量过多会导致栽培型作物出现生理失调情况，如造成黄金斑的产生，甚至造成草酸钙的形成。因此，在对钙肥进行施作时，必须安排专人对其用量进行严格控制，在面向土壤环境条件进行改良的同时注意预防毒害问题的发生。

（2）从植物生理的角度上来说，对于存在缺钙症状的土壤而言，植物生理失调问题会立即出现。土壤中所含有钙元素在满足植物生长需求的基础之上，可能出现部分人员因实现植物产量增多的需求对化学肥料进行大量应用，导致土壤结构缺钙问题频频发生，在影响植物生长发育的同时对农业生产质量与产量产生非常不良的影响，造成农业生产效益的下降。植物体缺钙问题是多种因素共同作用的结果，以环境因素为例，在植物体处于长期潮湿、多雨状态的情况下，导致土壤湿度增加，土壤中钙元素会大量流失，植物体内钙元素含量也会呈现出下降的趋势。受此因素影响，土壤处于较为严重的缺氧状态，植物体对钙元素的吸收受到不利影响，最终造成缺钙问题的产生。在这一背景下，为有效解决植物体受缺钙因素所产生生理失调问题，需要对含钙肥料进行合理施作，也可应用含钙肥料对植物叶面进行喷洒，以达到帮助植物体补充钙元素，促进其生长发育质量提升的目的。

4 应用实例

于深圳地区展开水稻田土壤改良实验。供实土壤为青紫泥，酸碱值为5.5，有机质含量为46.1g/kg。实验共设置不同处理方案：A 方案按照农户习惯施肥，基肥施复合肥；B 方案按照农户习惯施肥，基肥施复合肥、尿素；C 方案在B 方案基础之上追加钙肥进行施作。按照不同方法对酸性土壤改良效果进行分析具体如下。

（1）从土壤酸碱值角度上来说，相较于A 方案以及B 方案而言，C 方案施作模式下土壤酸碱值上升0.4。进一步对土壤交换性酸进行分析，在B 方案基础之上进行钙肥施作能够进一步降低土壤交换性氢及土壤交换性铝含量水平，且在钙肥用量增加的过程中，其降幅进一步明确。C 方案处理条件下，土壤交换性酸中交换性氢占比达到50%以上，在此基础之上进一步增加钙肥用量，会导致土壤中交换性氢占交换性酸比例的持续增加。结果表现为：A 方案处理条件下，交换性氢为0.11cmol/kg，交换性铝为0.31cmol/kg，交换性酸为0.42cmol/kg；B 方案处理条件下，交换性氢为0.08cmol/kg，交换性铝为0.23cmol/kg，交换性酸为0.31cmol/kg；C 方案处理条件下，交换性氢为0.07cmol/kg，交换性铝为0.08cmol/kg，交换性酸为0.15cmol/kg。

（2）从土壤交换性钙镁以及盐基饱和度的角度上来说，在对土壤肥力进行评价过程中，土壤盐基饱和度占据着非常重要的作用。盐基饱和度水平越高，提示土壤有效养分含量越高。既往报道中显示，在盐基饱和度达到80%及以上水平的情况下，土壤肥力较高。当该数值下降至50%～80%的情况下，提示土壤肥力中等，低于50%的情况下提示土壤肥力较差。A 方案处理条件下，交换性钙为7.83cmol/kg，交换性镁为3.29cmol/kg，阳离子交换量为17.20cmol/kg，对应盐基饱和度为97.57%；B 方案处理条件下，交换性钙为8.58cmol/kg，交换性镁为3.81cmol/kg，阳离子交换量为17.33cmol/kg，对应盐基饱和度为98.24%；C 方案处理条件下，交换性钙为8.63cmol/kg，交换性镁为3.63cmol/kg，阳离子交换量为17.67cmol/kg，对应盐基饱和度为99.15%。以上数据显示，通过对钙肥的追加应用，交换性钙、交换性镁、阳离子交换量以及盐基饱和度均呈现出一定程度上的上升趋势。可能与钙肥中含有部分盐基离子，进入土壤内部后与土壤溶液H＋发生中和反应，同时导致盐基离子取代原本吸附在土壤胶体表面的质酸离子，进而造成土壤胶体表面盐基离子含量增加，土壤酸碱度提升存在相关性关系。

（3）从土壤养分的角度上来说，方案C 相较于前两种方案而言通过追加钙肥的方式促进了土壤养分水平的提升。A 方案处理条件下，有机质含量为42.6g/kg，碱解氮含量为101.3mg/kg，全氮含量为3.9g/kg，有效磷含量为18.1mg/kg，速效钾含量为77.1mg/kg，有效硅含量为159.6mg/kg；B 方案处理条件下，有机质含量为46.0g/kg，碱解氮含量为94.3mg/kg，全氮含量为3.5g/kg，有效磷含量为16.7mg/kg，速效钾含量为60.1mg/kg，有效硅含量为157.6mg/kg；C 方案处理条件下，有机质含量为46.0g/kg，碱解氮含量为102.9mg/kg，全氮含量为3.6g/kg，有效磷含量为17.3mg/kg，速效钾含量为65.8mg/kg，有效硅含量为164.2mg/kg。由此可见，随着钙肥的施加，土壤有效硅含量提升，进而达到改善肥力的目的。

5 结语

本文对植物营养中钙元素的相关功能及其应用进行了系统分析，首先对植物体内钙元素概况进行分析，然后从植物体生长发育以及维持细胞壁结构两个方面入手，对植物营养钙元素的功能进行分析。在此基础之上就钙元素在植物营养素上的应用功能进行分析，包括土壤改良以及植物生理改良两个方面的内容，最后结合应用案例，对钙肥在土壤改良中的具体应用效果进行研究，希望能够引起业内参考与重视。